Tsinghua avanza en relojes nucleares con un equipo joven

Un equipo de la Universidad de Tsinghua, en China, ha desarrollado un reloj nuclear operativo, lo que marca un gran avance en la búsqueda de décadas de una medición del tiempo más precisa y abre nuevas posibilidades para usos desde la navegación satelital hasta la investigación en física fundamental, informó el jueves la institución académica.

El estudio, dirigido por el profesor asociado, Ding Shiqian, se publicó en la prestigiosa revista científica Nature el 7 de octubre. La mayoría de los integrantes del grupo nacieron en la década de 2000, y tres estudiantes de doctorado de Tsinghua figuran como coautores principales del artículo, lo que resalta el rol mayor que cumple la generación más joven de China en la investigación científica de avanzada.

Desde los relojes mecánicos hasta los de cuarzo y los atómicos, la humanidad ha buscado sin cesar formas cada vez más exactas de medir el tiempo. Ahora, los científicos chinos están contribuyendo a llevar esa búsqueda a un cauce nuevo: el núcleo atómico.

A diferencia de los relojes atómicos convencionales, que utilizan las transiciones entre los niveles de energía de los electrones para medir el tiempo, los nucleares parten de transiciones dentro del propio núcleo atómico. Dado que este es menos vulnerable a las perturbaciones del entorno, estos relojes podrían, con el tiempo, ofrecer una precisión y estabilidad aún mayores que sus pares atómicos actuales más avanzados, explicó en una nota de prensa la universidad.

La idea de construir un reloj nuclear con torio-229 se propuso hace más de 20 años, pero convertir esa visión en realidad sigue siendo un desafío gigantesco para los científicos de todo el mundo.

Según Tsinghua, el equipo de Ding fue el primero del mundo en desarrollar con éxito un láser ultravioleta de vacío de onda continua de 148 nanómetros y, a partir de esa tecnología, conseguir el funcionamiento de un reloj óptico nuclear, abriendo así un camino tecnológico totalmente independiente.

Al sincronizar la frecuencia del láser con la transición nuclear, se pudo convertir el núcleo atómico en una referencia funcional para la medición del tiempo.

El equipo también superó un gran desafío relacionado con la escasez de torio-229, utilizando solo 1,4 microgramos del isótopo para producir el cristal necesario para el experimento —aproximadamente una doscientésima parte de la cantidad utilizada por un equipo contemporáneo—.

Este avance llega al mismo tiempo que investigadores europeos han informado sobre el desarrollo de relojes nucleares operativos, lo que refleja un hito en los esfuerzos internacionales por mejorar la medición precisa del tiempo.

Según reportó Reuters el miércoles, equipos separados en Viena y Beijing han desarrollado los dos primeros relojes nucleares operativos del mundo, en lo que califican como un logro esencial en la medición del tiempo que promete aplicaciones prácticas de gran alcance y una nueva herramienta para el estudio de la física fundamental.

En Beijing, fue un equipo predominantemente joven, cuyos miembros principales nacieron en la década de 2000.

Entre los coautores principales del artículo se encuentran los estudiantes de doctorado de Tsinghua Huang Beichen, Yan Gaowei y Xiao Qi, quienes comenzaron sus estudios de doctorado en 2022, 2024 y 2025, respectivamente.

Para ellos, el paso adelante fue el resultado de innumerables pruebas, ajustes repetidos y años de labor persistente.

"No existía una solución técnica madura para los relojes nucleares. Hubo que construir muchos sistemas experimentales desde cero, y muchas interrogantes no tenían respuestas inmediatas", sostuvo Huang, según la nota de Tsinghua.

Ding, quien se incorporó a la universidad en diciembre de 2021, ha alentado a los jóvenes a abordar problemas científicos difíciles en lugar de dar por sentado que son imposibles.

"No deben ponerse límites solo porque todos digan que algo es complicado", sentenció.

De cara al futuro, el equipo planea mejorar aún más la precisión del reloj, optimizar su diseño y seguir avanzando en su miniaturización, acercando así la tecnología a aplicaciones prácticas.